中国煤炭科工：煤矿智能化建设助力煤炭行业科技变革
- 来源：中国煤炭科工集团有限公司
- 2023/11/9 13:39:35
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作为我国煤炭工业科技创新排头兵，近年来，中国煤炭科工集团(以下简称中国煤炭科工)整合优化内部科技资源，积极开展产学研合作，成立智能矿山研究院、矿山大数据研究院等智能化核心技术支撑机构，研发形成透明矿井、智能开采、智能掘进、智能运输、智能洗选等核心技术装备，率先提出并建成全国首个煤矿智能化采煤工作面，主导完成超半数的智能化煤矿建设，为全国煤矿智能化发展发挥了重大支撑引领作用。
试验田结出累累硕果 形成智能化建设模式
作为中国煤炭科工智能化成果应用的集大成者，山西天地王坡煤业有限公司(以下简称天地王坡)在煤矿智能化建设发展上取得积极进展。该公司位于山西省泽州县，井田面积25.35平方千米，设计生产能力为年产300万吨，现开采3号煤层，属高瓦斯矿井。
按照“顶层设计、基础先行、重点突破、全面融合”建设原则，中国煤炭科工煤矿智能化工作委员会负责总协调，煤科院牵头，联合煤炭科学研究总院(中央研究院)、天玛智控、太原研究院、西安研究院等科研院所，形成三级研发体系联动、全专业左右协同的“兵团作战”模式，探索开展天地王坡煤矿智能化建设。
科研人员依据国家、省、市和集团关于推进智能化煤矿建设相关要求，结合天地王坡采、掘、机、运、通等关键生产系统自动化程度低和各类子系统信息数据缺乏交互分析等实际情况，开启项目建设。项目分为全面建设、完善提升和巩固提高三期进行，主要以“自动化+数字化+局部智能化、智能装备+智能感知+智能协同、群体智能+混合智能+认知智能”为主，从系统智能化逐步向智能系统化迈进，使矿山逐渐从单一智能走向集成智慧。
如今，天地王坡煤矿智能化建设内容涵盖信息基础设施、智能地质保障系统、智能掘进系统、智能采煤系统等十大专业系统和智能选煤厂，包含50多个智能化项目，形成以一个标准、一张网、一朵云、一张图、一个平台、一系列智能化子系统为重点的“六个一”一体化建设方案。此外，科研人员还在中国煤炭科工具有自主知识产权的“煤科云”上，开发建设作为智慧大脑的智能一体化管控平台。平台具备全面感知、实时互联和辅助决策的能力，在国内率先实现“统一数据、统一模型、统一平台、统一架构”。
在生产监控和灾害管理方面，智能一体化管控平台接入智能供电系统、智能排水系统、智能通风系统、智能装车系统和重大设备运行状态监测及故障诊断系统，可对主要生产环节、井下环境安全、经营管理、分析决策等实时信息进行集成与展示，实现子系统的预警报警、指挥调度与协同控制。2020年11月，天地王坡入选全国首批智能化示范煤矿建设名单，并于2023年4月高标准通过国家示范煤矿建设验收。
“我们将天地王坡打造成一个能用、实用、管用的智能化示范矿井，形成统一的信息化建设标准与规范，并在中国煤炭科工内外部全面推广和应用，最终实现管、控、营一体化、安全可靠化、管理高效化、效益最大化。”中国煤炭科工相关负责人表示。
将天地王坡“试验田”培育的智能化“种子”播撒在祖国大地上，让全国煤矿更安全更高效更智能、让三百万煤矿工人更有幸福感，是中国煤炭科工的智能化建设夙愿。为此，中国煤炭科工还与神东煤炭集团开展了“5G+工业互联网”无人化矿井关键技术研发与工程示范项目，成果在保德煤矿实施，逐步构建形成云边协同、管控一体化的智能无人化矿井建设创新范式，突破矿井级、系统级和边缘端等一系列智能化关键技术。
其中，智能综放工作面提出煤矸图像高效预处理与精准识别算法，建立采放协调智能放煤算法及工艺模型，从而形成透明开采智能综放控制系统；智能掘进工作面研究掘锚一体机自主导航、截割、锚护，梭车自动运行等技术，实现掘支锚运一体化协同控制；打造5G高速通信网络，构建无线/有线双发选收、互为冗余的信息传输通道，支撑采煤机、掘锚一体机、巡检机器人、巷道巡检车等智能装备应用；搭建多灾种融合预警平台，深度挖掘不同灾害前兆信息及其时空叠加、交叉演化特征，构建机理模型与数据模型共同驱动的预警指标体系和模型。
在探索智能化煤矿建设的道路上，中国煤炭科工成立了智能化专班专职推进重点工作，研究制定有针对性的建设实施方案，分级分类推进各系统建设，建立与煤矿智能化相适应的生产管理模式，不断完善智能化关键岗位人才培养机制，并将这些经验做法推至全国。
优势产品更新换代 厚植科技创新土壤
世界首套掘支运一体化快速掘进成套装备、全球装机功率最大采高最大的交流电牵引采煤机、井下超长工作面智能刮板输送装备……今年3月，中国煤炭科工集团举办了第一届品牌发布会。中国煤炭科工品牌IP形象“煤可可”以全息影像方式亮相，四大类20项明星品牌正式发布。
这是中国煤炭科工践行科技创新驱动、发展智慧矿山产业的又一成果。近年来，中国煤炭科工实行全面数字化转型战略，筹划组建并做实做优智慧矿山板块，充分配置优势产业、资金、人才资源，广泛开展外部合作，突破了一批“卡脖子”及数字化转型核心技术难题。该集团对内为智能装备、设计建设、创新示范等板块数字化赋能，对外以客户为中心，提供智慧矿山一体化解决方案，引领行业科技进步。
早在2014年，中国煤炭科工在陕煤集团黄陵一号煤矿开创了“一人巡视、无人值守”的生产模式，服务矿方建立我国首个无人化采煤工作面。通过不断加大自主研发力度，2019年，中国煤炭科工在第十八届中国国际煤炭采矿技术交流及设备展览会上发布了智慧矿山建设一体化解决方案，受到社会各界广泛关注。该方案基于数字前沿技术，具有主动感知、自动分析、深度学习功能，可形成智慧矿山建设的最优决策模型，能够实现煤矿设计、生产、运营等环节的智能化控制，推动煤炭行业数字化进程。
同时，中国煤炭科工所属中央研究院、西安研究院、上海研究院等单位，在煤矿大脑、透明矿井、智能开采、智能掘进、智能运输、矿山物联网、智能安全保障、绿色矿山与智能洗选、智能制造等领域不断取得突破性进展，持续提升智慧矿山建设一体化解决能力。2020年9月召开的全国煤矿智能化建设现场推进会上，中国煤炭科工展示的16种煤矿智能化最新成果获得了各方肯定。2023年4月、9月分别召开的全国煤矿和露天矿智能化现场会上，中国煤炭科工煤矿智能化全产业链技术装备服务能力进一步得到行业的认可。
此外，中国煤炭科工还与山西省合作，在山西转型综改示范区签约智慧矿山创新基地项目，以全国智慧矿山创新基地(一期)示范生产线为落脚点，全力推进全国智慧矿山创新产业基地建设，打造智慧矿山和煤机智能制造高地；与陕西省签署战略协议，积极推进在智慧矿山、智能制造、能源互联网等方面的产业合作；编制巴拉素智能化煤矿建设顶层规划、小保当智慧煤矿建设整体解决方案，开展张家峁煤矿智能化巨系统建设，为千万吨级矿井建设全面植入智能化基因，在煤炭行业树起智能化建设新标杆。
中国煤炭科工还通过强强联合、合作共赢，积极构建智慧矿山创新生态圈。该集团与中国煤炭学会共同发起，联合国家能源集团等30余家单位成立煤矿智能化创新联盟；与中国移动、中兴、华为、百度、中国电科等多家ICT企业联手，启动智慧矿山建设战略合作；与中国联通、中国矿业大学(北京)组建地下空间5G技术创新应用联合实验室等等。中国煤炭科工还率先提出了煤矿智能化标准体系框架，为行业建设提供标准支撑。
“中国煤炭科工将坚定不移打造智慧矿山排头兵，加快推进集团公司数字化转型和智能化发展步伐，引领煤炭行业科技进步。”中国煤炭科工相关负责人表示。
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